采用基于密度泛函理论的第一原理方法,我们系统研究了外应力及堆垛缺陷对深紫外光电子材料六角层状结构氮化硼(h-BN)的电子结构及光学性质的调制效应。研究表明,随着流体静压力的增大, AA堆垛从间接带隙转换为直接带隙。六角氮化硼五种堆垛的带边吸收限除AB以外随着流体静压力的增大都发生红移。单轴应力可以对AA堆垛的带隙类型进行调制,并使得AB堆垛的带边吸收限先发生红移,再发生蓝移,而其他堆垛都发生红移。单轴应力对基于双层六角氮化硼片的隧穿磁阻结的隧穿磁阻效应的具有较强的调制效应,随着单轴应变的增大,体系的TMR值近线性增加,并且当单轴应变达到2.51%时,体系的TMR值达到95%,接近于理想的自旋过滤器。我们系统分析了h-BN五种堆垛出现不同单层堆垛缺陷后对h-BN体系的电子结构以及光学性质的影响。我们发现类AE堆垛缺陷在其带隙类型转化中扮演重要角色h-BN出现类AE堆垛次序的单层缺陷层时,电子跃迁声子辅助能量迅速减小,其体系由间接带隙转化为准直接带隙或直接带隙。同时我们发现这种能带类型转换对堆垛缺陷浓度并不敏感。以上研究为解释实验和理论在h-BN体系能带类型上的分歧找到了理论解释。
英文主题词h-BN;electronic structure;optical properties;stress modulation